[发明专利]一种采用真空气压浸渗制备一维连通孔隙镍锰镓多孔材料的方法

摘要

一种采用真空气压浸渗制备一维连通孔隙镍锰镓多孔材料的方法，涉及一种一维连通孔隙镍锰镓多孔材料的制备方法。本发明是要解决现有方法制备的镍锰镓多孔材料中的孔隙结构呈三维不规则分布，容易发生断裂的问题。方法：一、预制块制备；二、压力浸渗和热处理；三、造孔剂偏铝酸钠的溶解。本发明采用气体压力浸渗法制备具有一维连通孔隙结构的镍锰镓多孔材料，得到孔棱和结点致密、成分与母合金铸锭变化小、相变温度可控的镍锰镓多孔材料。这种材料在沿孔隙方向的单向载荷作用下，孔棱中应力分布均匀，不容易发生断裂破坏。本发明用于制备镍锰镓多孔材料。

主权项

一种采用真空气压浸渗制备一维连通孔隙镍锰镓多孔材料的方法，其特征在于该方法按以下步骤进行：一、预制块制备将粒度为5～75μm的偏铝酸钠粉末填充入直径为0.5～2mm的塑料管内，然后将塑料管密封入真空度为0.01～0.08MPa的真空袋中，将真空袋放入冷等静压机进行冷等静压，加压速率为80～120MPa/min，保压压力为180～220MPa，保压时间为2～5min，卸压速率为100～140MPa/min；冷等静压后，将含有偏铝酸钠的塑料管放在空气电阻炉中焙烧，焙烧工艺为：先在250℃条件下焙烧24h，然后在500℃条件下焙烧3h，最后在800℃条件下焙烧1h，获得直径为0.4～1.6mm的偏铝酸钠棒；将偏铝酸钠棒竖直堆放在氧化铝坩埚底部，在空气炉中烧结成为偏铝酸钠预制块，烧结工艺为：以7℃/min加热至1500～1550℃，保温1～3h，然后采用7℃/min降温到室温；二、压力浸渗和热处理将多孔高铝砖、镍锰镓母合金、高铝砖和钛箔依次放入到步骤一中底部放有偏铝酸钠预制块的氧化铝坩埚中，在真空压力浸渗炉中进行压力浸渗和热处理，获得含有偏铝酸钠的镍锰镓合金，具体工艺为：首先以7℃/min将坩埚加热到1180～1210℃，保温18～30min，在加热和保温过程中，真空压力浸渗炉内真空度保持在7.0～9.5×10‑2Pa，保温结束后关闭真空部分，然后立即通入压力为0.06MPa～0.1MPa的氩气，随后真空压力浸渗炉以7℃/min降温至950～1050℃，保温0.8～1.5h，保温结束后以7℃/min降低温度至720～730℃，保温1～3h，再以5℃/min降低温度至690～710℃，保温8～12h，然后以5℃/min降低温度至490～510℃，保温15～25h，最后以5℃/min降温至室温；三、造孔剂偏铝酸钠的溶解降至室温后将含有偏铝酸钠的镍锰镓合金从坩埚中取出，利用金刚石内圆切割机切除含有偏铝酸钠的镍锰镓合金的上部和下部的镍锰镓合金部分，使上端和下端露出偏铝酸钠棒，即为切割后的材料，然后采用以下过程去除切割后的材料中的偏铝酸钠：a、将切割后的材料放入装有体积浓度为20％～50％硫酸溶液的容器中，将该容器置于真空干燥器内，使用真空泵将干燥器抽真空至0.005～0.01MPa，随后在干燥器内通入空气，然后将容器取出放入超声波发生器，在超声频率为40KHz的条件下超声浸泡处理，超声浸泡时间按每1mm切割后材料的长度浸泡10min计算；超声浸泡后，将切割后的材料取出放入蒸馏水中在40KHz超声频率下超声清洗2‑3次，每次清洗时间按每1mm切割后材料的长度清洗5min计算；最后将切割后的材料在转速为1000转/min条件下离心；b、将步骤a处理后的材料放入装有体积浓度为8％～12％硫酸溶液的容器中，将该容器置于真空干燥器内，使用真空泵将干燥器抽真空至0.005～0.01MPa，随后在干燥器内通入空气，然后将容器取出放入超声波发生器，在超声频率为40KHz的条件下超声浸泡处理，超声浸泡时间按每1mm切割后材料的长度浸泡10min计算；超声浸泡后，将切割后的材料取出放入蒸馏水中在40KHz超声频率下超声清洗2‑3次，每次清洗时间按每1mm切割后材料的长度清洗5min计算；最后将切割后的材料在转速为1000转/min条件下离心；c、重复步骤a和步骤b 2～5次；d、将步骤c处理后的材料放入烘干箱内，先于100℃下烘干20分钟，然后于150℃下烘干60分钟后取出，即得到含有一维孔隙的镍锰镓多孔材料。